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1、绪绪 论论13763318257 掌握基本理论、基本知识和基本技能；掌握基本理论、基本知识和基本技能；了解电工技术的应用和发展概况；了解电工技术的应用和发展概况； 为后续课程、工程应用、科学研究等打基础。为后续课程、工程应用、科学研究等打基础。绪绪 论论上一页上一页下一页下一页返返 回回早期的通讯早期的通讯现代通信现代通信 电能的应用范围极其广泛。现代一切科学技术电能的应用范围极其广泛。现代一切科学技术 无不与电有着密切的关系无不与电有着密切的关系; 在工农业生产中，电能是主要的能源；在工农业生产中，电能是主要的能源； 在机械制造工艺上，如电镀、电焊、高频淬在机械制造工艺上，如电镀、电焊、高频
2、淬火、火、 高频冶炼、电蚀加工、超声波加工等等都是高频冶炼、电蚀加工、超声波加工等等都是电能的应用；电能的应用； 对生产过程中的许多物理量，如速度、压对生产过程中的许多物理量，如速度、压力、温度、流量等等都可以用电的方法来测力、温度、流量等等都可以用电的方法来测量并控量并控 制，以实现生产过程的自动化；制，以实现生产过程的自动化； 我们的日常生活也是完全离不开电能的。我们的日常生活也是完全离不开电能的。第第1 1章电路的基本概念与基本定律章电路的基本概念与基本定律1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.2 电路模型电路模型1.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向1.5 电源
3、有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.4 欧姆定律欧姆定律1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算第第1 1章章 目录目录本章要求本章要求本章要求本章要求: : : :1.1.1.1.理解电压与电流参考方向的意义；理解电压与电流参考方向的意义；理解电压与电流参考方向的意义；理解电压与电流参考方向的意义；2. 2. 理解电路的基本定律并能正确应用；理解电路的基本定律并能正确应用；理解电路的基本定律并能正确应用；理解电路的基本定律并能正确应用；3. 3. 了解电路的有载工作、开路与短路状态，了解电路的有载工作、开路与短路状态，了解电路的有载工作
4、、开路与短路状态，了解电路的有载工作、开路与短路状态， 理解电功率和额定值的意义；理解电功率和额定值的意义；理解电功率和额定值的意义；理解电功率和额定值的意义；4. 4. 会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。第第1章章 电路的基本概念与基本定律电路的基本概念与基本定律3 3 负载负载电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备电路是电流的通路，它是为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来的。或元件按一定方式组合起来的。1 1 电源电源2 2 中间环节中间环节1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分1.1.电能的传
5、输与转换电能的传输与转换电路的作用电路的作用电路的作用电路的作用2. 2. 传递与处理信号传递与处理信号 发电机发电机升压升压变压器变压器输电线输电线降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机放放放放大大大大器器器器话筒话筒话筒话筒扬声器扬声器扬声器扬声器其它形式的能量其它形式的能量电能电能 电能电能其它形式的能量其它形式的能量连接电源和负载，传输、分配电能连接电源和负载，传输、分配电能电路的组成电路的组成电路的组成电路的组成信号源信号源负载负载话筒把声音话筒把声音（信息）（信息）电信号电信号扬声器把电信扬声器把电信号号 声音声音（信息）（信息）第第1 1章章 1 1 1 1 负载负载 电源电源
6、 中间环节中间环节1.1 电路的作用与组成部分电路的作用与组成部分发电机发电机升压升压变压器变压器输电线输电线降压降压变压器变压器电灯电灯电动机电动机放放大大器器话筒话筒话筒话筒扬声器扬声器扬声器扬声器信号源信号源负载负载 电源和电源和信号源信号源的的电压或电流电压或电流称为称为激励激励，它推动电路的工作。，它推动电路的工作。激激激激励励励励响响响响应应应应 由由激励激励在电路中产生的在电路中产生的电压和电流电压和电流称为称为响应响应电路分析电路分析是在已知是在已知电路结构和参数电路结构和参数的条件下，讨论的条件下，讨论与与的关系的关系第第1 1章章 1 1 1 11. 2 电路模型电路模型手
7、电筒的电路模型手电筒的电路模型 为了便于用数学方法分析电路为了便于用数学方法分析电路,一般要将实际电路一般要将实际电路模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其模型化，用足以反映其电磁性质的理想电路元件或其组合来模拟实际电路中的器件，组合来模拟实际电路中的器件，从而构成与实际电路从而构成与实际电路相对应的电路模型。相对应的电路模型。例：手电筒例：手电筒例：手电筒例：手电筒R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 手电筒由电池、灯手电筒由电池、灯泡、开关和筒体组成。泡、开关和筒体组成。 理想电路元件主要有理想电路元件主要有电阻元件、电感元件、电阻元件、电感元件、电容元件和电源元件等
8、。电容元件和电源元件等。手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型手电筒的电路模型R+RoES+UI电池电池导线导线灯泡灯泡开关开关 电池电池是电源元件，其是电源元件，其参数为电动势参数为电动势 E 和内阻和内阻Ro； 灯泡灯泡主要具有消耗电能主要具有消耗电能的性质，是电阻元件，其的性质，是电阻元件，其参数为电阻参数为电阻R； 筒体筒体用来连接电池和灯用来连接电池和灯泡，其电阻忽略不计，认泡，其电阻忽略不计，认为是无电阻的理想导体。为是无电阻的理想导体。 开关开关用来控制电路的通用来控制电路的通断。断。 今后分析的都是指电今后分析的都是指电今后分析的都是指电今后分析的都是指电路模型，简称
9、电路。在路模型，简称电路。在路模型，简称电路。在路模型，简称电路。在电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元电路图中，各种电路元件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号件都用规定的图形符号表示。表示。表示。表示。理想理想电路元件电路元件理想理想电源元件电源元件 理想理想无源元件无源元件理理想想电电压压源源理理想想电电流流源源电电阻阻R电电感感L电电容容C第第1 1章章 1 1 2 2第第1 1章章 1 1 3 31.3 电压和电流的参考方向电压和电流的参考方向第第1 1章章 1 1 3 3ER+ + UI电压的实际方向：电压的实际方向：由由高高电位端指向
10、电位端指向低低电位端电位端电流的实际方向：电流的实际方向：正电荷运动的方向或正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向负电荷运动的反方向电压、电流的参考方向：电压、电流的参考方向：任意假定任意假定电压、电流参考方向与实际方向相同为正值，相反为负值电压、电流参考方向与实际方向相同为正值，相反为负值例如：例如：E=3V，若假定电压的参考方向为若假定电压的参考方向为上上“+”下下“”，则，则U=3V或或UAB=3VAB反之，若假定电压的参考方向为上反之，若假定电压的参考方向为上“”下下“+”，则，则U= 3V或或UBA= 3V+ + 电压的参考方向用电压的参考方向用+、极性和双下标表示。极性和双下标表示。
11、电流的参考方向用箭头和双下标表示。电流的参考方向用箭头和双下标表示。第第1 1章章 1 1 4 41.4 欧姆定律欧姆定律通过电阻的电流与电压成正比通过电阻的电流与电压成正比表达式表达式 = RUIU 、I参考方向相同参考方向相同U= IRU、 I参考方向相反参考方向相反图图B中若中若I= 2A，R=3 ，则，则U= (2)3=6V电压与电流参电压与电流参电压与电流参电压与电流参考方向相反考方向相反考方向相反考方向相反电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向电流的参考方向与实际方向相反与实际方向相反与实际方向相反与实际方向相反 UIR图图A+或或UIR图图B+UIR图图C+u /V0i /A
12、第第1 1章章 1 1 4 41.4 欧姆定律欧姆定律遵循欧姆定律的电阻称遵循欧姆定律的电阻称为线性电阻为线性电阻,(反之为非反之为非线性电阻线性电阻),它是一个与它是一个与电压电流无关的常数。电压电流无关的常数。线性电阻的线性电阻的伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线伏安特性曲线ABUIR+EI IU第第1 1章章 1 1 5 51.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.5.1 电源有载工作电源有载工作1. 电压与电流电压与电流R0RABCDU=RIR+ R0I = EU=E R0I ER0IU电源的外特性曲线电源的外特性曲线当R0 R时，时， U E说明电源带负载能力强说
13、明电源带负载能力强I IU0第第1 1章章 1 1 5 51.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.5.1 电源有载工作电源有载工作1. 电压与电流电压与电流U=RIR+ R0I = EU=E R0I 2. 功率与功率平衡功率与功率平衡UI=EI R0I2 P =PE P 电源产电源产电源产电源产生功率生功率生功率生功率内阻消内阻消内阻消内阻消耗功率耗功率耗功率耗功率电源输电源输电源输电源输出功率出功率出功率出功率功率的单位：瓦功率的单位：瓦特特(W)或千瓦或千瓦(KW)电源产电源产电源产电源产生功率生功率生功率生功率=负载取负载取负载取负载取用功率用功率用功率用功率+内阻消
14、内阻消内阻消内阻消耗功率耗功率耗功率耗功率EI IUR0RABC第第1 1章章 1 1 5 51.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.5.1 电源有载工作电源有载工作3. 电源与负载的判别电源与负载的判别根据电压、电流的根据电压、电流的实际方向实际方向判别判别电源：电源：U和和I的实际方向相反，的实际方向相反，发出功率发出功率负载：负载：U和和I的实际方向相同，的实际方向相同，取用功率取用功率根据电压、电流的根据电压、电流的参考方向参考方向判别判别电源：电源：P=UI为负值，为负值，发出发出功率功率若电压、电流的参考方向相同若电压、电流的参考方向相同若电压、电流的参考方向相
15、同若电压、电流的参考方向相同负载：负载：P= UI为正值，为正值，取用取用功率功率例；例；已知：已知：UAB=3V解：解：P=UI = (2)3= 6WI = 2A求：求：N的功率，并说明它的功率，并说明它是电源还是负载是电源还是负载因为此例中电压、电流因为此例中电压、电流的参考方向相同的参考方向相同而而P为负值，所以为负值，所以N发出功率是电源发出功率是电源想一想，若根据电压电流想一想，若根据电压电流的实际方向应如分析？的实际方向应如分析？NABI第第1 1章章 1 1 5 51.5.1 电源有载工作电源有载工作4. 额定值与实际值额定值与实际值S1US2电源电源+IS2P电源输出的电流和功
16、电源输出的电流和功率由负载的大小决定率由负载的大小决定额定值是为电气设备在额定值是为电气设备在给定条件下正常运行而给定条件下正常运行而规定的允许值规定的允许值电气设备不在额定电气设备不在额定条件下运行的危害：条件下运行的危害：不能充分利用设备的能力不能充分利用设备的能力降低设备的使用寿命甚至损坏设备降低设备的使用寿命甚至损坏设备EI IU0第第1 1章章 1 1 5 51.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.5.2 电源开路电源开路 特征特征R0RABCDI=0U=U0=E P=0U=0=0I 视电路而定视电路而定有源电路EUISR1电流过大，将烧毁电源电流过大，将烧毁电源
17、1.5 电源有载工作、开路与短路电源有载工作、开路与短路1.5.3 电源短路电源短路特特征征R2R0U=0I=IS=E/ R0P = 0 PE = P = R0IS2 ER1R2R0U短接短接第第1 1章章 1 1 5 5IR3abE1结点结点 电路中三条或三条电路中三条或三条 以上支路联接的点以上支路联接的点支路支路 电路中的每一分支电路中的每一分支cd回路回路 由一条或多条支路由一条或多条支路组成的闭合路径组成的闭合路径如如 acb ab adb如如 abca adba adbca 1.6 基尔霍夫定律基尔霍夫定律第第1 1章章 1 1 6 6E2如如 a bR2R1（直流电路中）（直流电
18、路中） I= 0 i = 0（对任意波形的电流）对任意波形的电流）在任一瞬间一个节点上电在任一瞬间一个节点上电流的代数和等于零流的代数和等于零例：若例：若I1=9A， I2= 2A， I4=8A。求：求： I309I382（）I319AKCL电流的参考方向与实际方向相反第第1 1章章 1 1 6 61.6.1 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律 KCLKCLI1I2I3I4I1I2+ I3 + I4=0解：解：IAIBIABIBCICAKCLKCL推广应用推广应用（任一假想闭合面）（任一假想闭合面）（任一假想闭合面）（任一假想闭合面）或或 I = 0第第1 1章章 1 1 6 6ICABC对对A
19、、B、C三个结点三个结点应用应用KCL可列出：可列出：IA= IABICAIB= IBCIABIC= ICAIBC上列三式相加，便得上列三式相加，便得IA + IB + IC =0可见，在任一瞬间通过任一闭可见，在任一瞬间通过任一闭合面的电流的代数和也恒等于零。合面的电流的代数和也恒等于零。E2U4E1U1U2abced+1.6.2 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律（KVL） 在任一瞬间，沿任一回路在任一瞬间，沿任一回路循行方向，回路中各段电循行方向，回路中各段电压的代数和恒等于零。压的代数和恒等于零。 U = 0若若求：求：U2=？E1 =5V，电压的参考极性与实际极性是否相同第第1 1章章
20、 1 1 6 6E2 = 3VU3 =8V，U1 = 2V，U1+U2 U3 U4 + U5 =0U2 (3) 8+5 + (2)=0KVL+U5U3+或或 E = UU1+U2U4 = E2 E1根据根据 U = 0KVL推广应用于假想的闭合回路推广应用于假想的闭合回路E+ IR UAB=0第第1 1章章 1 1 6 6UAB= E+ IRERABI或或根据根据KVL可列出可列出UBUAABCUABUAB= UA UB UA UB UAB=0R1abcd第第1 1章章 1 1 7 7R2E1E2R3电路中某一点的电位是指电路中某一点的电位是指由这一点到由这一点到参考点参考点参考点参考点的电压
21、的电压电路的参考点电路的参考点可以任意选取可以任意选取通常认为参考点的电位为零通常认为参考点的电位为零Va = E1Vc = E2Vb = I3 R3I3若以若以d为参考点，为参考点，则则:+E+E1 1 E E2 2简简化化电电路路1.7 电路中电位的概念及计算电路中电位的概念及计算+dabcR1R2R3例例. .电路如图所示。电路如图所示。分别以分别以A、B为参考点为参考点计算计算C和和D点的电位点的电位A2 10V+5V+3 BCD第第1 1章章 1 1 7 7解：以解：以A为参考点为参考点II=10+53+2=3AVC=33=9VVD= 32= 6V以以B为参考点为参考点VD= 5VVC=10V小结：小结：电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压电路中某一点的电位等于该点到参考点的电压电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，电路中各点的电位随参考点选的不同而改变，但是任意两点间的电压不变。但是任意两点间的电压不变。VCD= VCVD= 15V
